Изучение биологической активности опытных образцов новых биоудобрений на яровой пшенице

Введение. Главная роль в повышении плодородия почвы и ка следствие повышение урожайности принадлежит биоудобрениям. Содержащиеся в них микроорганизмы могут фиксировать атмосферный азот, вырабатывая в почве вещества для роста растений, продуцировать индукторы роста растений, растворять нерастворимые почвенные фосфаты. Биоудодрения действуют вместе с естественной биологической системой мобилизации питательных веществ в почве [3, 7, 8].

Вносимые в почву органические удобрения становятся источником энергии для почвенной микрофлоры, которая, разлагая органические вещества, выделяет углекислый газ, необходимый для фотосинтеза растений. Органические удобрения улучшают структуру почвы, делая ее более рыхлой и воздухопроницаемой, что благоприятно сказывается на развитии корневой системы растений. Они также повышают влагоудерживающую способность почвы, снижая риск засухи и улучшая условия для поглощения питательных веществ. [2, 4, 5, 9].

Одним из перспективных направлений стало развитие органического земледелия, которое исключает использование синтетических удобрений и пестицидов. Вместо этого, органические фермеры применяют компост, навоз, севооборот и другие методы, способствующие улучшению плодородия почвы и укреплению иммунитета растений.

Применение биоудобрений позволит сократить разрыва между извлечением питательных веществ из почвы и их поступлением, растущей обеспокоенности по поводу экологических опасностей и растущей угрозы устойчивому сельскому хозяйству. Долгосрочное использование биоудобрений представляет собой разумный выбор для тех, кто стремится к устойчивому сельскому хозяйству и заботится о будущем нашей планеты. Это инвестиция в здоровье почвы, продовольственную безопасность и экологическое благополучие [1, 2].

Компонентный состав биоудобрений разнообразен. Он может включать биокомпост, биогумус, комплекс полезных микробов, включая бактерии и микромицеты, азотофиксирующие бактерии, микроэлементы. Внедрение инновационных технологий микробиологического синтеза биоорганических препаратов является важным шагом на пути к устойчивому и экологически безопасному сельскому хозяйству. Развитие этого направления позволит снизить зависимость от минеральных удобрений, улучшить качество сельскохозяйственной продукции и обеспечить продовольственную безопасность [1, 4, 10].

Кроме того, для повышения экологической эффективности и общей доступности природных возобновляемых ресурсов, перед приготовлением биоудобрений используется технология предварительной обработки паром сырья. Низкозатратный, простой в эксплуатации и высокоэффективный паровой взрыв перспективен как экономичный инструмент для получения лигноцеллюлозной биомассы. Метод предварительной гидролитической обработки позволяет превращать малоценную биомассу в хозяйственно ценные продукты.

Удобрения и препараты в основе которых органически возобновляемые материалы обладают преимуществами перед химическими за счет экологических и как следствие экономических факторов [6, 8, 10].

Цель исследований является изучение биологической активности опытных образцов новых биоудобрений на яровой пшенице.

Условия, материалы и методы . Лабораторное исследование биолоогической активности биоудобрений проводили ФГБОУ ВО Орловского ГАУ в растильнях на протяжение 15-и суток в программируемой климатокамеры Фитотрон.. Семена замачивали в течение 2 часов в рабочих растворах биоорганических удобрений, полученных разбавлением водой исходных в 100, 1000, 10000, 100000, 1000000 раз. Контроль – вода. Энергию прорастания определяли согласно ГОСТ 12038-84. Активность антиоксидантых ферментов изучали известными физико-химическими методами (Ермаков А.П., 1987).

В ФГБНУ Федеральный научный центр зернобобвых и крупянх культур проведены полевые испытания на яровой твердой пшенице сорта Триада. Обработку семян и посевов проводили опытными образцами новых биоудобрений (производство ФИЦ «Немчиновка») полученых, в результате 3-х ступенчатого микробиологического разложения предварительно обработанной и подготовленного растительного материала с принудительной аэрацией (скорость подачи воздуха 10 м3/час) и избыточного давления. Посев семян проходил 25.04.2024 г,а уборка урожая 3.08.2024 г. Внекорневую подкормку проводили по вегитации (в фазах 2-3 листа и конец кущения/начало выхода в трубку). Расход биопрепаратов: 80 мл/100 л на 1 га. Проведена математическая обработка результатов в программе Microsoft Оffice Exel.

Результаты и обсуждение. С целью выявления наиболее эффективных концентраций опытных образцов новых биоудобрений изучали энергию прорастания на семенах пшеницы сорта Триада.

По результатам данного исследования диапазон рабочих концентраций составляет от 10-4 до 10-6 для 1С препарата; от 10-5 до 10-6 для 2С и 3С. В образцах, обработанных вариантами 4Н-8Н при всех вариантах разбавления происходит увеличение энергии прорастания. Наилучшими концентрациями являются растворы, разбавленные в 100000 раз.

Таблица 1 – Влияние биоудобрений на энергию прорастания пшеницы сорта Триада, %

№ варианта	Концентрация рабочих растворов, %
	10-2	10-3	10-4	10-5	10-6
К - контроль вода	36
1С	32	34	38	44	64
2С	28	28	30	38	44
3С	26	32	36	42	60
4Н	50	52	54	58	38
5Н	48	56	60	60	60
6Н	54	58	62	56	50
7Н	36	42	56	54	54
8Н	60	54	50	50	48

Оценку антиоксидантной активности биооудобрений проводили в наиболее эффективной рабочей концентрации для всех вариантов -10 -5 %. Измерение показателей антиоксидантных ферментов: пероксидазы и каталазы в проростках пшеницы сорта Триада фиксировали на протяжении первых 12 суток роста, начиная с третих. Результаты можно видеть на рисунках 1 и 2. Наибольшей активностью отличались варианты обработки 1С и 6Н.

Рисунок 1 - Влияние биоудобрений удобрений в концентрации 10 -5 % на активность фермента каталазы проростков яровой пшеницы сорта Триада. К – обработка водой; препарат 1С; препарат 2С, препарат 3С, препарат 4Н; препарат 5Н; препарат 6Н; препарат 7Н; препарат 8Н.

На рисунке 1 показано изменение активности фермента каталаза по вариантам исследования. Выявлено снижение активновности каталазы как в контрольном образце, так и в опытных по мере роста растений от 3-х суток до 12-х. В опытных вариантах количественно высокие показатели в начале роста в сравнениии с контролем имеют более широкие амплитуды снижения к 12 суткам, характеризующие их адаптогенный характер. К 10 и 12 суткам активность данного фермента ниже контрольного.

Обратная динамика возникает с ферментом пероксидазы (рис.2).

Рисунок 2 - Влияние биоорганических удобрений в концентрации 10 -5 % на активность фермента пероксидазы проростков яровой пшеницы сорта Триада.

К - обработка водой; препарат 1С; препарат 2С, препарат 3С, препарат 4Н; препарат 5Н; препарат 6Н; препарат 7Н; препарат 8Н.

Активность фермента пероксидаза повышается по всем вариантам исследования на проростках пшеницы, причем цифры варьируют от 98 Е/г. сырой массы до 643 Е/г. сырой массы, наиболее высокие показатели у варианта с обработкой биопрепаратом 6Н (Рис. 2).

Характерным признаком является значительный скачок в 4 раза активности фермента пероксидазы с 5-х до 10-х суток, в то время как в контрольных образцах за данный период значительных колебаний не выявлено - положительная динамика в 1,2 раза.

Разница активностей пероксидазы между опытным и контрольным образцом составила более чем в 3,4 раза. Одновременно происходит снижение активности каталазы в 7 раз от 5-х к 10-ым суткам в обработанных семенах, в 2,8 раз контрольных, т.е. разница между контролем и опытом более, чем 2 раза.

Изучение антиоксидантного статуса (динамика пероксидазы, каталазы) в ответ на реакцию обработки семян позволила выявить адаптогенный механизм действия нового биоорганического удобрения.

Полевые испытания на озимой пшенице (Табл. 2) показали увеличение урожайности зерна под влиянием опытных образцов новых биоудобрений по сравнению с контролем.

По данным таблицы 2 видно, что обработка препаратом 1С привела к увеличению урожайности на 73,8 ц/га по сравнению с контролем и к среднему стандарту на 67,4 ц/га. Применение препарата 4Н позволило увеличить урожайность сорта Дарья на 57,41% к контролю и к среднему стандарту на 27,5 ц/га. Вариант 5Н несколько ниже оказал влияние на урожайность, средняя прибавка к контролю составила 49,05%.

Таблица 2 – Урожайность опытных образцов Триада, т/га

Вариант	Урожайность опытных образцов	Средняя прибавка к контролю, %
К	5,23 + 4,33	-
1 С	12,54 + 2,95	139,30%
4Н	8,32 + 1,28	57,31%
5Н	7,84 + 1,54	49,05%
6Н	6,7 + 0,95	28,26%
7Н	5,24 + 2,12	1,11%

Неплохие результаты получились и при обработке 6Н - прибавка к контролю составила 28,26%. Не была отмечена значительная урожайность при обработке 7Н биоудобрением.

Выводы . Таким образом, по совокупности изученных показателей, делаем предварительное заключение о высокой эффективности некоторых вариантов опытных образцов. Обработка биоудобрениями улучшила производительность фотосинтеза, обеспечив растениям устойчивость к стрессу и тем самым повысив урожайность пшеницы.